研究背景
随着储能技术的广泛应用,在各种应用场景下电池的运行工况不同,并导致不同的电池老化。电池的运行老化情况对于储能系统的当前及长期运行能力产生重要的影响。储能电池全生命周期内状态的全面评估,包含实时监测评估、短期运行调整及长期运行规划,能够有效提高储能系统应用的安全性和可靠性。
由于锂离子电池内部电化学反应表现出的复杂非线性特性,准确掌握其当前状态和预期寿命十分困难。长期以来,大量技术工作者对锂离子电池各个方面开展大量研究,给出不同的测试方法、特征描述参数及相关评估数学方法,并且随着新技术发展,在已有方法中结合大数据、人工智能等方法,探索提高锂离子电池评估精度和可靠性的新思路。
重点内容导读
本文通过汇总长期以来对锂离子电池的研究文献,对锂离子电池各个方面的研究进展进行分类、汇总、分析和对比。
其中锂离子电池建模,是对电池内部特性的基础描述,文中详细介绍了电化学模型、黑箱模型和等效电路模型这三种模型的优缺点,并给出其中等效电路模型的五种具体模型等效电路及其表达式。
在锂离子电池状态评估中,包含3个评估指标,分别是锂离子电池荷电状态SOC评估、锂离子电池健康状态SOH估算,以及锂离子电池剩余寿命RUL预测。针对这3个评估指标,分别从四个方面介绍可采用的不同评估方法:第一类是类似基于安时法的传统估算方法等,文中汇总各种传统评估方法,并对其优缺点进行分析说明;第二类是适用于工程应用的方法,主要是基于等效电路模型的评估方法,文中介绍在该方法中采用的不同数学评估方法,以及各种数学方法的特点和优势;第三类是结合最新人工智能技术的基于数据驱动实现的评估方法,给出这类方法可以使用的不同人工智能算法,并给出各种研究的实现案例,对其应用研究涉及到的约束条件和优缺点进行分析;第四类是综合考虑可实现性和评估优化所采用的融合模型评估方法,对这种新研究方向的探索成果进行汇总介绍。

结论
通过对锂离子电池全方面研究成果的汇总、分析、整理,对锂离子电池全生命周期内的各项评估指标,以及该评估方法实现的技术发展路线,以及当前技术发展成果和瓶颈,有整体全面的认识。明确目前应用较成熟的技术,并指出未来技术发展可探索的方向。
引用本文
卢婷,杨文强.锂离子电池全生命周期内评估参数及评估方法综述[J]. 储能科学与技术,2020,9(3):657-669.
团队介绍
北京低碳清洁能源研究院智慧能源系统团队专注于储能、微电网、综合能源系统以及人工智能应用的关键技术、核心设备和系统解决方案的研发。包括针对储能系统锂电池的高精度模型、基于机理和数据的融合模型SOC、SOH和剩余寿命估计方法的研究;应用于分布式储能的模块化PCS开发;退役电池梯次利用储能系统的开发;微电网和综合能源系统智能管控系统的开发。承担多项国家重点研发项目及国际间合作项目:大规模风/光互补制氢关键技术研究及示范、面向高比例弃风消纳的“风氢热储”综合能源网络研究、提升可再生能源高效集成能力的高温联合电制气关键技术研究 ;参与CIGS 薄膜光伏发电技术、以及CO2近零排放的煤气化发电技术等多个国家重点研发项目课题。
第一作者,卢婷,曾任职国家电网电力科学研究院研究员,2015年加入北京低碳清洁能源研究院,主管工程师。参与国家“十一五”科技支撑计划课题、国家重点研发计划等多项科研项目。长期从事直流输电技术、微电网技术、储能技术应用、多能源综合系统的研究。

部门&项目负责人,杨文强,曾任通用电气中国研发中心电气技术首席研究员,2017年加入北京低碳清洁能源研究院,任智慧能源系统研发部经理、主任工程师。长期从事风能、太阳能、储能电能变换技术、并网技术、交直流微网控制技术研究及产品开发。承担和参与多个国家重点研发计划项目,获得国内外授权专利20余项。现为中国电工技术学会电力电子学会理事。
